实验一+电子示波器的使用.doc

1实验一电子示波器的使用一、。、触发系统。。。二、实验原理⒈示波器工作原理简介示波器是一种广泛应用于科研、生产实践和实验教学的综合性电子图示测量仪器。它既可以定性观察电压、电流的波形和元件的特性曲线,还可以定量测量信号的振幅、周期、频率、相位等。如果与传感器配合,也可用于非电量的测量。示波器具有频响范围宽和输入阻抗高的特点。本实验将简单介绍示波器的基本工作原理以示波器的使用方法。示波器一般由以下几部分构成:示波管,Y轴放大和X轴放大系统,扫描、触发系统,电源等。示波管的结构如图3-1所示。123456781112910控制Y轴荧TSW图3-1示波管结构图示波管中的阴极被灯丝加热后发射出电子,经过聚焦和加速电子射线穿过加有电压uY和uX的垂直偏转板和水平偏转板,(因为偏转板上施加了电压uY和uX,所以偏转板之间就建立了电场)向电位高的极板方向偏转,打到荧光屏上偏离中心的某一位置,致使荧光物质发光形成光点。光点在荧光屏上Y轴方向的位移与uY成正比,X轴方向的位移与uX成正比,有关比例系数被称为Y轴灵敏度和X轴灵敏度,分别用V/DIV1和s/DIV来表示。因此,亮点的运动轨迹就描绘出被观察信号的波形。当X和Y两对偏转板上都不加电压时,电子束将垂直射到荧光屏中心,在荧光屏正中心形成亮点。Y轴放大系统把被测信号放大后送至示波管的垂直偏转板上,用它可调节波形显示的大小。X轴放大器和触发器一起用来产生扫描信号,以便能够观察到以时间为横坐标的波形。为了在示波器上观察到稳定不动的信号波形,用被测信号或其它信号来控制扫描电压的产生时刻,称为扫描触发。该系统的主要作用是用来产生锯齿波信号,并保证被测信号波形与扫描信号波形之间有确定的相位关系。扫描系统所需的触发信号可选用内触发信号,也可1DIV为Division的缩写,意为“屏幕上所划分的网格”选用外触发信号,一般多选用内触发信号进行扫描显示,仅在同步困难时才选用外触发的方式。当被测信号达到某一选择的电平时,触发电路就输出一个脉冲信号去启动扫描电路使光点开始水平扫描,如图3-2所示。t图3-2触发扫描原理触发系统包括触发信号源、触发方式、触发电平和触发极性。合理选择触发信号源,对正确观察被测信号之间的相位关系是十分重要的。选择触发信号源时,应注意与示波器的垂直工作方式相对应。当示波器的垂直工作方式选自双踪显示ALT时,通道1和通道2(记为CH1通道和CH2通道)可同时显示各自的被测信号,但两个通道都取其自身信号作为触发信号来产生扫描所需的锯齿波,无共同的相位起点,因此无法对CH1通道和CH2通道的输入信号进行相位比较。为了对它们进行时间和相位的比较,彼此就必须有共同起点。因此,当垂直工作方式选择ALT时,必须选用CH1通道或CH2通道的信号作为触发信号。利用示波器对脉冲波进行观测时,示波器触发方式的选择是十分重要的,如果选择不当,将无法对被测波形进行观察和测量,或者得到错误的测量结果。一般的通用示波器都有两种不同的触发方式可供选择。若将触发方式选择开关置于自动“AUTO”的位置,示波器便能够自动地、连续不断地产生扫描波形,从而使示波屏上始终有扫描迹线存在。调节触发信号电平LEVEL旋钮可获得稳定波形,若无触发信号时则显示不稳定波形。示波器的这种扫描方式只能用于测量低频正弦信号,在进行脉冲波测量时,则利用它帮助寻找零电平基线。若将触发方式选择开关置于“NORM”的位置,与“AUTO”不同的是只有当输入触发信号来到时才有扫描波产生,一旦输入的触发信号消失扫描也将随之停止。处在这种工作状态的下示波器,平时无扫描迹线显示,只有当触发信号到来时才有扫描迹线出现,调节触发信号电平LEVEL旋钮可获得稳定的波形,若无触发信号时则不显示辉线。这种工作方式既可用于测量低频正弦信号,也可用于测量高频正弦信号,其突出的优点是能用于测量非周期甚至是单次出现的脉冲信号及其参数。触发电平(LEVEL)旋钮用于设定在触发信号波形的那一点上被触发而开始扫描,触发极性(SLOPE)用于选择触发扫描信号的极性。,统称为正弦信号。正弦电流可表示为)cos(mitIiψω+=式中:Im为i的最大值,或称振幅;ω为角频率,ω=2πf,f为频率;ψi称为初相,用弧度或度表示。正弦电流的波形如图3-4所示。图3-4正弦信号波形正弦信号的大小也可以用有效值表示。周期信号x(t)的有效值X定义为?=TdtxTX021式中T为周期。对正弦电流,可求得有效值2mII=交流电表的刻度一般是按有效值来标定的,通常所讲的正弦电压或电流的大小,如交流220V、980V指的是有效值。